Link glükosiidsed omadused, liigid ja nomenklatuur



The glükosiidsidemed on kovalentsed sidemed, mis tekivad suhkrute (süsivesikute) ja teiste molekulide vahel, mis võivad olla teised monosahhariidid või muud erineva iseloomuga molekulid. Need sidemed võimaldavad eluks mitu põhikomponenti, mitte ainult reservkütuste ja struktuurielementide moodustamisel, vaid ka rakulise side jaoks oluliste infovahetusmolekulide loomisel..

Polüsahhariidide moodustumine sõltub peamiselt glükosiidsidemete loomisest üksikute monosahhariidühikute vaba alkoholi või hüdroksüülrühmade vahel..

Kuid mõned komplekssed polüsahhariidid sisaldavad modifitseeritud suhkruid, mis on seotud glükosiidsidemete kaudu väikeste molekulide või rühmadega, nagu amino-, sulfaat- ja atsetüülrühmad, ning mis ei tähenda tingimata veemolekuli vabanemist kondenseerumisreaktsiooniga. Need modifikatsioonid on väga levinud rakuvälises maatriksis või glükokalüksis olevates glükaanides.

Glükosiidsidemed esinevad mitmetes rakulistes kontekstides, nende hulgas mõnede sfingolipiidide polaarse peagrupi liitumine, paljude organismide rakumembraanide olulised koostisosad ning glükoproteiinide ja proteoglükaanide moodustumine..

Olulised polüsahhariidid nagu tselluloos, kitiin, agar, glükogeen ja tärklis ei oleks võimalik ilma glükosiidsidemeta. Samuti on endoplasmaatilises retiikulumis ja Golgi kompleksis esinevate valkude glükosüülimine väga oluline paljude valkude aktiivsuse jaoks..

Arvukad oligo- ja polüsahhariidid toimivad glükoosi reservuaaridena, struktuurikomponentidena või liimidena rakkude sidumiseks kudedes..

Seos oligosahhariidide glükosiidsidemete vahel on analoogne polüpeptiidide peptiidsidemete ja polünukleotiidide fosfodiestersidemetega, erinevusega, et glükosiidsidemetes on suurem mitmekesisus..

Indeks

  • 1 Omadused
    • 1.1 Glükosiidse sideme moodustumine
    • 1.2 Glükosiidsideme hüdrolüüs
    • 1.3 Mitmekesisus
  • 2 tüüpi
    • 2.1 O-glükosiidsidemed
    • 2,2 N-glükosiidsidemed
    • 2.3 Muud glükosiidsidemete liigid
  • 3 Nomenklatuur
  • 4 Viited

Omadused

Glükosiidsidemed on palju rohkem varieeruvad kui nende analoogid valkudes ja nukleiinhapetes, kuna põhimõtteliselt võib kaks suhkru molekuli ühendada mitmeti, sest neil on mitu -OH rühma, mis võivad osaleda koolitusel. linki.

Lisaks annavad monosahhariidide isomeerid, see on üks kahest suunast, milles hüdroksüülrühmal võib olla tsüklilises struktuuris anomeerse süsiniku suhtes täiendav mitmekesisuse tase..

Isomeeridel on erinevad kolmemõõtmelised struktuurid, samuti erinevad bioloogilised toimed. Tselluloos ja glükogeen koosnevad korduvatest D-glükoosiühikutest, kuid erinevad glükosiidsideme tüübi (α1-4 glükogeeni ja β1-4 puhul tselluloosi puhul) poolest ning seetõttu on neil erinevad omadused ja funktsioonid.

Kuna polüpeptiididel on polaarsus ühe N- ja teise C-otsaga ning polünukleotiididel on 5'- ja 3'-otsad, on oligo- või polüsahhariididel polaarsus, mis on määratletud redutseerivate ja mitte-redutseerivate otstega..

Redutseerivas otsas on vaba anomeerne keskus, mis ei moodusta glükosiidset sidet teise molekuliga, säilitades seega aldehüüdi keemilise reaktiivsuse..

Glükosiidne side on oligo- või polüsahhariidosa kõige paindlikum piirkond, kuna üksikute monosahhariidide tooli struktuuri konformatsioon on suhteliselt jäik.

Glükosiidse sideme moodustumine

Glükosiidne side võib siduda kaks monosahhariidi molekuli ühe teise anomeerse süsiniku ja teise hüdroksüülrühma kaudu. See tähendab, et ühe suhkru hemiasetaalrühm reageerib teise alkoholi rühmaga, moodustades atsetaali.

Üldiselt tekib nende sidemete teke kondensatsioonireaktsioonide kaudu, kus iga molekuliga vabaneb veemolekul.

Kuid mõnedes reaktsioonides ei jäta hapnik suhkru molekuli vee all, vaid uridiindifosfaadi nukleotiidi difosfaatrühma osana..

Reaktsioone, mis tekitavad glükosiidsidemeid, katalüüsivad glükoosüültransferaaside all tuntud ensüümide klass. Need moodustuvad suhkru vahel, mis on kovalentselt modifitseeritud fosfaatrühma või nukleotiidi (näiteks glükoos 6-fosfaat, UDP-galaktoos) lisamisega, mis seondub kasvava polümeeri ahelaga.

Glükosiidse sideme hüdrolüüs

Glükosiidsidemed võivad kergelt happelises keskkonnas kergesti hüdrolüüsuda, kuid nad on küllalt leeliselises keskkonnas.

Glükosiidsidemete ensümaatilist hüdrolüüsi vahendavad glükosidaasidena tuntud ensüümid. Paljudel imetajatel ei ole neid ensüüme tselluloosi lagundamiseks, mistõttu nad ei saa sellest polüsahhariidist energia eraldada, hoolimata sellest, et see on oluline kiudainete allikas..

Näiteks sellistel nuumlastel, nagu lehmad, on nende sooledega seotud bakterid, mis toodavad ensüüme, mis on võimelised alandama neelavat tselluloosi, mis võimaldab neil kasutada ära taimsetes kudedes talletatud energiat..

Silmade pisarates ja mõnedes bakteriaalsetes viirustes toodetud ensüüm lüsosüüm on võimeline hävitama baktereid tänu hüdrolüütilisele aktiivsusele, mis katkestab bakterite rakuseinas N-atsetüülglükoosamiini ja N-atsetüülmuramiinhappe vahelise glükosiidsideme.

Mitmekesisus

Oligosahhariidid, polüsahhariidid või glükaanid on väga erinevad molekulid ja see on tingitud mitmest viisist, kuidas monosahhariide saab omavahel ühendada, et moodustada kõrgema järjekorra struktuure.

See mitmekesisus algab asjaolust, nagu eespool mainitud, et suhkrutel on hüdroksüülrühmad, mis võimaldavad erinevaid sidumispiirkondi, ja sidemed võivad esineda kahe võimaliku stereoisomeeri vahel suhkru anomeerse süsiniku (a või β) suhtes..

Suhkru ja mis tahes hüdroksüülitud ühendi, nagu alkoholid või aminohapped, vahel võib moodustada glükosiidsidemeid.

Lisaks võib monosahhariid moodustada kaks glükosiidsidet, nii et see võib olla hargnemiskohaks, andes potentsiaalse keerukuse rakkude glükaanide või polüsahhariidide struktuuris.

Tüübid

Glükosiidsidemete tüüpide puhul võib diferentseerida kaks kategooriat: oligo- ja polüsahhariide moodustavate monosahhariidide glükosiidsidemed ning glükosiidsidemed, mis esinevad glükoproteiinides või glükolipiidides, mis on süsivesikute portsjonitega valgud või lipiidid..

O-glükosiidsidemed

Monosahhariidide vahel tekivad O-glükosiidsidemed, mis tekivad ühe suhkru molekuli hüdroksüülrühma ja teise anomeerse süsiniku vahelise reaktsiooni teel..

Disahhariidid on kõige levinumad oligosahhariidid. Polüsahhariididel on rohkem kui 20 ühikut monosahhariide, mis on omavahel seotud lineaarselt ja mõnikord ka mitme haruga.

Disahhariidides nagu maltoos, laktoos ja sahharoos on kõige tavalisem glükosiidsidem O-glükosiidne tüüp. Need sidemed võivad esineda a- või β-isomeersete vormide süsinike ja -OH vahel.

Glükosiidsidemete moodustumine oligo- ja polüsahhariidides sõltub seostuvate suhkrute stereokeemilisest olemusest, samuti nende süsinikuaatomite arvust. Üldiselt esinevad 6 süsinikuga suhkrute puhul süsiniku 1 ja 4 või 1 ja 6 vahel lineaarsed sidemed.

O on kaks peamist tüüpi-glükosiidid, mis sõltuvalt nomenklatuurist on defineeritud kui α ja β või 1,2-cis ja 1,2-trans-glükosiidid.

Jäätmed 1,2-cis glükosüülitud, a-glükosiidid D-glükoosi, D-galaktoosi, L-fukoosi, D-ksüloosi või P-glükosiidide jaoks D-mannoosi, L-arabinoosi jaoks; samuti 1,2-trans (β-glükosiidid D-glükoosi, D-galaktoosi ja α-glükosiidide jaoks D-mannoosi jaoks jne) on paljude looduslike komponentide jaoks väga olulised.

O-glükosüülimine

Üks levinumaid translatsioonijärgseid modifikatsioone on glükosüülimine, mis hõlmab glükiidse osa lisamist kasvavale peptiidile või valgule. Muciinid, sekretsiooniproteiinid, võivad sisaldada suurel hulgal O-glükosiidsidemetega seotud oligosahhariidahelaid.

O-glükosüülimisprotsess toimub eukarüootide Golgi kompleksis ja see seisneb valkude seostamises glükiidse osaga läbi seriini või treoniini aminohappejäägi -OH rühma ja anomeerse süsiniku vahelise glükosiidse sideme. suhkrut.

Samuti on täheldatud nende sidemete moodustumist süsivesikute ja hüdroksüproliini ja hüdroksüsüsiini jääkide ning türosiini jääkide fenoolrühma vahel..

N-glükosiidsidemed

N-glükosiidsidemed on glükosüülitud valkude seas kõige levinumad. N-glükosüülimine toimub peamiselt eukarüootide endoplasmaatilises retiikulumis koos järgnevate modifikatsioonidega, mis võivad esineda Golgi kompleksis..

N-glükosüülimine sõltub konsensusjärjestuse Asn-Xxx-Ser / Thr olemasolust. Glükosiidne side on asparagiinijääkide külgahela amiidlämmastiku ja peptiidahelaga seonduva suhkru anomeerse süsiniku vahel..

Nende sidemete moodustumine glükosüülimise ajal sõltub oligosahhariülransferaasina tuntud ensüümist, mis kannab oligosahhariidid dolitsoolfosfaadist asparagiinijääkide amiidse lämmastiku sisse..

Muud glükosiidsidemete liigid

S-glükosiidsidemed

Nad esinevad ka valkude ja süsivesikute vahel, neid on täheldatud peptiidide ja N-terminaalsete tsüsteiinide ja oligosahhariidide vahel. Seda tüüpi lingiga peptiidid eraldati algselt valkudest uriinis ja inimese erütrotsüütides, mis olid seotud glükoosi oligosahhariididega..

C-glükosiidsidemed

Neid täheldati esmakordselt translatsioonijärgse modifikatsioonina (glükosüülimine) trüptofaanijäägis RNaas 2-s, mis esines inimese uriinis ja erütrotsüütide RNaasis 2. Mannoos seondub C-glükosiidsideme kaudu aminohappe indoolituuma asendis 2 oleva süsinikuga..

Nomenklatuur

Terminit "glükosiid" kasutatakse mis tahes suhkru kirjeldamiseks, mille anomeerseks rühmaks on -OR (O-glükosiidid), -SR (tioglükosiidid), -SeR (selenoglükosiidid), -NR (N-glükosiidid või glükosamiinid) või isegi -CR. (C-glükosiidid).

Neid saab nimetada kolmel erineval viisil:

(1) asendades monosahhariidi vastava tsüklilise vormi nime "-o" terminiga "-ido" ja kirjutades enne kui teist sõna, R-rühma asendaja nimi;.

(2) kasutades terminit "glükosüüloksü" monosahhariidi nime eesliidena.

(3) mõiste kasutamine O-glükosiil, N-glükosiil, S-glükosiil või C-glükosüül kui hüdroksüühendi nime eesliide.

Viited

  1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Glykaani mitmekesisuse struktuuriline alus. A. Varki, R. Cummings ja J. Esko (toimetajad), Glükobioloogia alused (2. väljaanne). New York: Cold Spring Harbour Laboratory Press. Välja otsitud aadressilt www.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Biermann, C. (1988). Glükoidsete sidemete hüdrolüüs ja muud lõhestused polüsahhariidides. Süsivesikute keemia ja biokeemia edusammud, 46, 251-261.
  3. Demchenko, A. V. (2008). Keemilise glükosüülimise käsiraamat: edusammud stereoselektiivsuse ja terapeutilise tähtsuse osas. Wiley-VCH.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulaarrakkude bioloogia (5. väljaanne). Freeman, W. H. & Company.
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningeri biokeemia põhimõtted. Omega väljaanded (5. väljaanne).
  6. Süsivesikute nomenklatuur (soovitused 1996). (1996). Välja otsitud aadressilt www.qmul.ac.uk
  7. Soderberg, T. (2010). Orgaaniline keemia koos bioloogilise rõhuga, I köide. Keemia teaduskond (Vol. 1). Minnesota: Minnesota ülikool Morris Digital Well. Välja otsitud aadressilt www.digitalcommons.morris.umn.edu
  8. Taylor, C. M. (1998). Glükopeptiidid ja glükoproteiinid: keskendumine glükoosi sidumisele. Tetrahedron, 54, 11317-11362.